KR20230034943A - 전기 기계용 스테이터 및 전기 기계 - Google Patents

Abstract

전기 기계(101)용 스테이터(1)에 있어서,
- 상기 스테이터(1)는 N ≥ 3의 상(U, V, W), P ≥ 2의 극 쌍 및 q ≥ 1의 구멍을 가지며,
- 상기 스테이터(1)는 적어도 2NPq 슬롯(4)과, 상기 슬롯(4)에 반경방향으로 층으로 된 L ≥ 4의 짝수개의 층(6a 내지 6h)으로 배열된 다수의 2NPqL 성형 도체(5)를 갖는 스테이터 코어(3)를 포함하며,
- 상기 성형 도체(5)는 상(phase) 당 2q 경로(7a 내지 7d)를 형성하고, 2P 권선 존(8)에 배열되며, 각 권선 존(8)은 L개의 층(6a 내지 6h) 위로 반경방향으로 연장되고, 적어도 q개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 원주 방향으로 연장되며,
- 각 경로의 성형 도체(5)는 스테이터 코어의 양 단부 면(2a, 2b)에 배열된 커넥터(9a 내지 9e, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g)에 의해 제공되는 직렬 회로로 연결되며,
- 각 경로는 연속적으로 직렬로 연결된 성형 도체(5)의 L/2 그룹(12a 내지 12d)을 포함하며,
- 각 그룹(12a 내지 12d)은, 2개의 바로 인접한 층(6a 내지 6g)에 교대로 배열되고 그리고 제 1 커넥터(9a 내지 9e)에 의해 직렬로 연결된 적어도 4개의 성형 도체(5)의 적어도 하나의 배열체(13a, 13b)에 의해 형성되며, 각 제 1 커넥터는 qN 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하며, 하나의 층만큼 오프셋을 제공하며,
- 직렬 연결과 관련하여 인접한 그룹(12a 내지 12d)의 쌍은 복수의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하고 그리고 2개 층만큼 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터에 의해 각각 연결되는, 스테이터를 제공한다.

Description

전기 기계용 스테이터 및 전기 기계

본 발명은 전기 기기용 스테이터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 기계에 관한 것이다.

미국 특허 공개 제 US 2015/0244227 A1 호는 스테이터 코어 및 스테이터 권선을 갖는 스테이터를 개시하고 있다. 스테이터 코어는 원주방향으로 배열된 복수의 슬롯을 갖는다. 스테이터 권선은, 슬롯 내로 삽입되고 그리고 스테이터 코어에 권취되는 복수의 상 권선(phase windings)에 의해 형성된다. 스테이터 코어는 로터의 자극에 대응하도록 원주 방향으로 순차적으로 제공되는 n개(n은 자연수이며, 2 이상)의 동상 슬롯(in-phase slots)을 갖는다. 각 동상 슬롯에는 동일한 상의 상 권선이 설치된다. 상 권선의 각각은 연장 방향에 위치된 일 단부로부터 다른 단부까지 2개의 부분으로 분할되고, 상 권선의 각각은 제 1 부분 권선, 제 2 부분 권선, 제 2n 부분 권선에 의해 형성되며, 이들은 연장 방향에서 일 단부로부터 직렬로 배치된다. 제 1 부분 권선과 제 2n 부분 권선은 스테이터 코어의 상이한 동상 슬롯에 배열된다.

성형 도체로 형성된 스테이터 권선을 갖는 이러한 스테이터의 경우, 특히 자동차 응용 분야와 관련된 과제는 대칭 요구사항을 준수하면서 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있는 필요한 개수의 권선 경로를 제공하고, 축 방향으로 가능한 가장 작은 권선 오버행을 제공하고, 상에 대한 간단한 연결 옵션을 제공하고 그리고 높은 공정 신뢰성을 갖춘 자동화된 제조 공정에 적합할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 고주파에서 낮은 손실을 가능하도록 편평한 성형 도체를 사용하기 위해서는 슬롯당 성형 도체가 반경방향 층으로 배열된 다수의 층이 요구된다.

본 발명의 목적은 다수의 경로 및 슬롯당 비교적 많은 개수의 층을 갖는 자동차 응용 분야에 적합한 스테이터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 전기 기계용 스테이터에 의해 성취되며, 상기 스테이터는 N개의 상, P개의 극 쌍 및 q개의 구멍을 가지며, 여기서 N ≥ 3 및 P ≥ 2 및 q ≥ 1이며, 상기 스테이터는 적어도 2·N·P·q 슬롯과, 상기 슬롯에 반경방향으로 층으로 된 L개의 층으로 배열된 다수의 2·N·P·q·L 성형 도체를 갖는 스테이터 코어를 포함하며, 여기서 L ≥ 4이고, 짝수이며, 상기 성형 도체는 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 상(phase) 당 2·q 경로를 형성하고, 2P 권선 존에 배열되며, 각 권선 존은 L개의 층 위로 반경방향으로 연장되고, 적어도 q개의 바로 인접한 슬롯 위로 원주 방향으로 연장되며, 각 경로의 성형 도체는 스테이터 코어의 양 단부 면에 배열된 커넥터에 의해 제공되는 직렬 회로로 연결되며, 각 경로는 연속적으로 직렬로 연결된 성형 도체의 L/2 그룹을 포함하며, 각 그룹은, 2개의 바로 인접한 층에 교대로 배열되고 그리고 제 1 커넥터에 의해 적어도 4개의 성형 도체의 적어도 하나의 배열체에 의해 형성되며, 각각의 제 1 커넥터는 원주 방향에서 q·N 슬롯만큼 오프셋을 제공하며, 반경 방향에서 하나의 층만큼 오프셋을 제공하며, 직렬 연결과 관련하여 인접한 그룹의 쌍은 원주 방향에서 복수의 슬롯만큼 오프셋을 제공하고 그리고 반경 방향에서 2개 층만큼 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터에 의해 각각 연결된다.

본 발명에 따른 스테이터는 각 그룹의 성형 도체가 2개의 바로 인접한 층에 교대로 배열되고 그리고 직렬로 연결되어, 상의 각 경로에 대해 축 권선이 제공된다는 점에서 구별된다. 특히 바람직한 대칭 특성은 직렬 연결과 관련하여 인접한 그룹 쌍이 각각, 원주 방향에서 복수의 슬롯에 의한 오프셋 및 반경 방향에서 2개 층에 의한 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터에 의해 연결된다는 사실에서 기인한다. 2개 층에 의한 이러한 오프셋은 직렬 연결에 대해 인접한 2개 그룹의 성형 도체가 층에서 반대 방향으로 교대로 되도록 한다. 예를 들어, 직렬 연결과 관련하여 제 1 그룹의 제 1 성형 도체가 이러한 그룹의 다음 성형 도체보다 반경방향으로 더 멀리 배열되어 있는 경우, 직렬 연결에 대한 다음 그룹의 제 1 성형 도체는, 제 1 그룹의 마지막 성형 도체와 다음 그룹의 제 1 성형 도체가 제 2 커넥터 등에 의해 연결되기 때문에 이러한 그룹의 다음 성형 도체보다 반경방향으로 추가로 배열된다.

이는 그룹의 특히 유리한 대칭 배열을 초래한다. 자동화된 생산은 특히 본 발명에 따른 스테이터의 권선 구조체를 제공하기 위해 단지 적은 수의 상이한 유형의 제 2 커넥터가 필요하기 때문에 용이하다.

성형 도체는 일반적으로 특히 구리로 제조된 막대형 도체이다. 성형 도체는 일반적으로 유연하지 않다. 일반적으로, L개의 층의 L자형 도체는 슬롯 단면적의 적어도 60%, 바람직하게 적어도 80%를 차지한다. 전형적으로, 성형 도체는 원형일 수 있는 직사각형 단면을 갖는다. 일반적으로, 각 권선 존은 스테이터의 하나의 극을 제공한다. 구멍의 수(q)는 특히 층에서 스테이터의 상에 할당된 바로 인접한 슬롯의 수에 대응한다.

전형적으로, N ≤ 12, 바람직하게 N ≤ 9, 특히 바람직하게 N ≤ 6인 것이 사실이다. P ≤ 20, 바람직하게 P ≤ 16, 특히 바람직하게 P ≤ 12로 제공될 수 있다. 전형적으로, q ≤ 6, 바람직하게 q ≤ 4, 특히 바람직하게 q ≤ 3인 것이 사실이다. 보다 적절하게, L ≤ 16, 바람직하게 L ≤ 12, 특히 바람직하게 L ≤ 8로 제공된다. 슬롯의 수는 바람직하게 200개 미만, 특히 바람직하게 120개 미만이다.

원칙적으로, 각 그룹의 성형 도체가 각 권선 존을 한번 점유하여 그룹이 완전한 원주 회로를 형성하는 것이 편리하다. 바람직하게, 직렬 연결과 관련하여, 그룹의 제 1 성형 도체는 동일한 권선 존에 배열되고, 마지막 성형 도체는 동일한 권선 존에 배열된다.

본 발명에 따른 스테이터가 구멍의 수(q = 1)를 가질 수 있지만, q ≥ 2, 특히 q = 2인 경우가 바람직하다. 이와 관련하여, 각 권선 존은 일반적으로 제 1 내지 제 q 부분 권선 존을 가지며, 여기서 각각의 부분 권선 존은 L개의 층 위로 연장된다. 권선 존의 부분 권선 존은 일반적으로 원주 방향으로 바로 인접한다.

제 1 바람직한 변형에 따르면, 각각의 부분 권선 존은 정확히 하나의 슬롯 위로 연장된다. 이를 통해 직선 또는 전체 피치 스테이터가 제공될 수 있다.

바람직하게, 경로의 그룹을 연결하는 제 2 커넥터가 복수의 슬롯에 의해 동일한 오프셋을 제공하도록 제공될 수 있다. 이것은 경로에 대한 대칭 특성을 향상시킬 수 있다.

바람직한 실시예에서, 경로들 중 적어도 하나의 제 2 커넥터, 특히 q 경로의 제 2 커넥터가 N·q-1 슬롯에 의한 오프셋을 제공하는 것이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 경로들 중 적어도 하나의 제 2 커넥터, 특히 q 경로의 제 2 커넥터는 N·q+1 슬롯에 의한 오프셋을 제공한다. 따라서, 대칭 특성을 개선하기 위해 제 2 커넥터에 의해 부분 권선 존의 교번이 제공된다.

바람직하게 현형(chorded) 권선을 갖는 스테이터가 제공될 수 있는 대안적인 실시예에 따르면, 각각의 부분 권선 존은 적어도 2개의 바로 인접한 슬롯 위로 연장되고, 반경 방향에서 각각의 경우에 1개의 슬롯만큼 돌출의 수(V)를 가지며, 여기에서 V ≥ 1이다. 일반적으로, V ≤ 6, 바람직하게 V ≤ 3, 특히 바람직하게 V ≤ 2이다. 오프셋이 원주 방향으로 동일한 배향을 갖고 및/또는 각각의 경우에 L/[V+1] 층 이후에 발생한다면 유리하다.

대칭 특성을 개선하는 현형 권선을 갖는 스테이터의 제 2 커넥터에 의한 부분 권선 존의 변경을 제공하기 위해, 반경 방향에서 오프셋을 덮지 않는 경우, 경로 중 적어도 하나의 제 2 커넥터가 N·q-1 슬롯 및/또는 N·q-1 슬롯만큼 오프셋을 제공하도록 제공될 수 있다. 좌현형(left-chorded) 스테이터의 경우 변화를 제공하기 위해, 반경 방향에서 오프셋을 덮는 경우, 경로 중 적어도 하나의 제 2 커넥터가 N·q-2 슬롯 및/또는 N·q 슬롯만큼 오프셋을 제공하는 것이 바람직하다. 우현형(right-chorded) 스테이터에서 변화를 제공하기 위해, 반경 방향에서 오프셋을 덮는 경우, 경로 중 적어도 하나의 제 2 커넥터가 N·q+2 슬롯 및/또는 N·q 슬롯만큼 오프셋을 제공하는 것이 바람직하다.

특히 바람직하게, 구멍의 수(q ≥ 2)를 갖는 스테이터의 경우, 각 그룹이 q 배열체를 포함하는 것으로 제공될 수 있으며, 이들 각각은 부분 권선 존 중 상이한 하나에 배열된다. 직렬 연결과 관련하여, 그룹의 바로 인접한 배열체가 원주 방향에서 N·q 슬롯과 동일하지 않은 수만큼 오프셋을 제공하고 그리고 반경 방향에서 하나의 층만큼 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터에 의해 연결되는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 인접한 배열체에서 부분 배열 존의 변화는 샤프트 권선의 동시 연속을 제공한다.

대칭의 이유로, 경로의 제 3 커넥터가 원주 방향에서 동일한 오프셋을 제공하는 것이 여기에서 선호된다.

또한, 경로 중 적어도 하나의 제 3 커넥터는 N·q+1 슬롯만큼 오프셋을 제공하고 및/또는 경로 중 적어도 하나의 제 3 커넥터는 N·q-1 슬롯만큼 오프셋을 제공한다.

동일한 층에 있는 성형 도체의 동일한 권선 존 사이에서 제 3 커넥터를 연결하는 상이한 경로의 제 3 커넥터는, 다른 제 3 커넥터보다 복수의 슬롯만큼 더 작은 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터가 다른 제 3 커넥터보다 축방향으로 더 안쪽으로 배열되는 방식으로 배열된다면 특히 낮은 권선 오버행이 성취될 수 있다.

본 발명에 따른 스테이터에서, 제 2 커넥터가 동일한 권선 존 사이에서 동일한 층 내의 성형 도체를 연결하는 상이한 경로의 제 2 커넥터는, 다른 제 2 커넥터보다 복수의 슬롯만큼 더 작은 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터가 다른 제 2 커넥터보다 축방향으로 더 안쪽으로 배열되는 방식으로 배열된다면 특히 작은 권선 오버행을 바람직하게 성취할 수 있다.

환언하면, 2개의 제 2 또는 제 3 커넥터는 축방향으로 이용 가능한 설치 공간이 효율적으로 활용되도록 하나가 다른 하나의 내측에 배열된다. 제 2 및 제 3 커넥터는 반경 방향 및/또는 원주 방향에서 그들의 위치에 대해 평행하게 및/또는 등거리로 연장될 수 있다.

권선 오버행의 감소는 직렬 연결과 관련하여 동일한 크기의 q개의 경로 세트가 각각 N·q개의 슬롯만큼 다른 것으로부터 오프셋되어 있는 동일한 커넥터 시퀀스를 갖는다면 또한 유리하다. 이러한 방식으로, 한 세트의 경로의 제 2 또는 제 3 커넥터가 다른 세트의 경로의 제 2 또는 제 3 커넥터와 원주 방향으로 동일한 위치에 배열되지 않는 것이 달성될 수 있다.

바람직하게, 스테이터 코어의 단부 면 중 하나에 배열된 커넥터는 각각 이들에 의해 연결된 성형 도체와 단일편으로 형성되며, 스테이터 코어의 다른 단부 면에 배열된 커넥터는 성형 도체와 단일편으로 형성되고 그리고 성형 도체에 인접한 연결 요소의 자유 단부의 접합, 바람직하게 일체로 접합된 방식으로 형성되는, 본 발명에 따른 커넥터를 또한 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 제조 기술의 관점에서 특히 유리한 헤어핀 권선(hairpin winding)이 제공될 수 있다. 커넥터, 2개의 성형 도체 및 연결 요소를 포함하는 대응 배열체는 "U-핀"으로 또한 공지되어 있다. 대안적으로, 커넥터 및/또는 연결 요소가 성형 도체와 단일편으로 형성되지 않고, 예를 들어 스크류 또는 리벳과 같은 체결 수단에 의해 성형 도체에 고정되는 것 또한 생각할 수 있다.

바람직하게, 배열체의 제 1 커넥터는 한편으로는 이들에 의해 연결된 성형 도체와 단일편으로 형성되고, 다른 한편으로는 연결 요소의 결합에 의해 교대로 형성된다. 바람직하게, 모든 제 2 및/또는 모든 제 3 커넥터는 이들에 의해 연결된 성형 도체와 단일편으로 형성된다.

이 경우, 제 1 단부 면에 배열된 각각의 커넥터는 바람직하게 축 방향 및 원주 방향으로, 특히 둔각으로 연장되는 2개의 돌출 부분을 갖는다. 바람직하게, 각각의 돌출 부분은 미리정의된 반경방향 위치를 따라 연장된다. 돌출 부분은 반경 방향으로 오프셋을 형성하는 전이 부분에 의해 연결될 수 있다.

연결 요소는 바람직하게 각각 축 방향 및 원주 방향으로 연장되는 돌출 부분을 포함한다. 돌출 부분은 축 방향으로 연장되는 접합 부분에 의해 인접할 수 있으며, 접합 부분에서 연결 요소에는 다른 단부 면에서 제 1 커넥터를 형성하는 다른 연결 요소가 제공된다.

본 발명에 따른 스테이터의 유리한 실시예에서, 직렬 연결과 관련하여, 경로의 각각의 외부 성형 도체는 스테이터 코어의 단부 면 중 하나에서 돌출하는 자유 단부를 구비하며, 연결 요소는 다른 단부 면에서 성형 도체와 인접하며, 연결 요소의 자유 단부에는 경로의 제 2 외부 성형 도체에 인접한 연결 요소가 제공되는 것이 또한 제공될 수 있다. 다음에, 연결 요소는 경로를 연결하는데 특히 편리하게 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 스테이터의 바람직한 실시예에 따르면, 각 상의 경로는 상의 스타 포인트(star point)에 연결된다. 대안적으로, 각 상의 경로는 상의 복수, 특히 2개의 스타 포인트에 연결될 수 있다.

편리하게는, 스테이터는 직렬 연결에 대해 외부 성형 도체에 연결되고 그리고 상 연결 및/또는 하나 이상의 스타 포인트 커넥터를 형성하는 연결 장치를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, N = 3 및 P = 4 및 q = 2 및 L = 8이 적용된다. 바람직하게, V = 1이다. 일반적으로, 다음에 슬롯의 수는 48이다.

본 발명의 기초를 형성하는 목적은 본 발명에 따른 스테이터와 스테이터 내에 배치된 로터를 포함하는 전기 기계에 의해 본 발명에 따라 추가로 달성된다. 전기 기계는 바람직하게 전기 모터이다. 전기 기계는 바람직하게 회전 전기 기계이다. 전기 기계는 일반적으로 회전 계자 기계로 형성된다. 유리한 실시예에서, 전기 기계는 동기 기계, 특히 영구 여기 동기 기계 또는 비동기 기계이다.

본 발명의 기초를 형성하는 목적은 차량을 구동하도록 설정된 본 발명에 따른 전기 기계를 포함하는 차량에 의해 추가로 달성될 수 있다. 차량은 바람직하게 부분적으로 또는 완전히 전기적으로 구동되는 차량, 예를 들어 하이브리드 차량 또는 배터리 전기 차량(BEV)이다.

본 발명의 추가 이점 및 세부사항은 이하에서 설명되는 실시예 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 이것들은 도식적 표현이다.

도 1은 본 발명에 따른 스테이터의 제 1 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 2는 스테이터의 제 1 단부 면의 영역에서 도 1에 도시된 스테이터의 상세도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 스테이터의 일 상(one phase)의 권선 개략도이다.
도 4 내지 도 7은 각각의 경우 도 1에 도시된 스테이터의 제 1 커넥터에 의해 연결된 2개의 성형 도체를 도시한 것이다.
도 8 내지 도 13은 각각의 경우에 도 1에 도시된 스테이터의 제 2 커넥터에 의해 연결된 2개의 성형 도체를 도시한 것이다.
도 14는 도 1에 도시된 스테이터의 제 1 및 제 3 커넥터에 의해 연결된 복수의 성형 도체를 도시한다.
도 15 내지 도 22는 각각의 경우에 제 3 커넥터에 의해 연결된 도 1에 도시된 스테이터의 2개의 성형 도체를 도시한다.
도 23은 예시적인 제 1 예시적인 실시예의 제 1 단부 면의 정면도이다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명에 따른 스테이터의 제 2 예시적인 실시예의 권선 개략도이다.
도 25는 예시적인 제 2 예시적인 실시예의 제 1 단부 면의 정면도이다.
도 26a 및 도 26b는 본 발명에 따른 스테이터의 제 3 예시적인 실시예의 권선 개략도이다.
도 27은 제 3 예시적인 실시예의 제 1 단부 면의 정면도이다.
도 28 및 도 29는 각각의 경우에 제 1 내지 제 3 예시적인 실시예에 따른 스테이터의 경로의 회로도이다.
도 30은 차량을 구동하기 위한 본 발명에 따른 전기 기계의 예시적인 실시예의 개략도이다.

도 1 및 도 2는 각각 스테이터(1)의 제 1 예시적인 실시예를 도시하는 것으로, 도 1은 부분 사시도이고, 도 2는 스테이터(1)의 제 1 단부 면(2a)의 영역에서의 관련 상세도이다.

스테이터(1)는 3개의 상(U, V, W)(N = 3), 4개의 극 쌍(P = 4) 및 2개의 구멍(q = 2)을 갖는다. 스테이터는, 48개의 슬롯(4)과, 슬롯(4)에 반경방향으로 층으로 된 8개의 층(6a 내지 6h)(L = 8))으로 배열된 384개의 성형 도체(5)를 갖는 스테이터 코어(3)를 포함한다. 여기서, 제 1 층(6a)은 반경방향으로 최외측 층이고, 제 8 층(6h)은 반경방향으로 최내측 층이며, 제 2 내지 제 7 층(6b 내지 6g)은 외부로부터 내부까지 인덱싱되는 순서로 표시된다.

성형 도체(5)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 상(U, V, W)당 4개의 경로(7a 내지 7d)를 형성한다. 성형 도체(5)는 16개의 권선 존(8)에 추가로 배열되며, 각각은 층(6a 내지 6h) 위로 반경방향으로 그리고 2개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 원주방향으로 연장된다. 여기서, 권선 존의 수는 극 쌍의 수의 2배, 즉 극의 수에 대응하고, 권선 존(8)이 연장되는 바로 인접한 슬롯(4)의 수는 구멍(q)의 수에 대응한다. 다음에, 각각의 권선 존(8)은 구멍(q)의 수에 대응하는 다수의 부분 권선 존(8a, 8b)으로 세분되며, 상기 부분 권선 존은 모든 층(6a 내지 6h)에 걸쳐 연장되고 그리고 원주 방향으로 바로 인접한다. 본 예시적인 실시예에서, 스테이터(1)는 비현형(non-chorded) 스테이터로서 형성되고, 따라서 각각의 부분 권선 존(8a, 8b)은 정확히 하나의 슬롯(4)을 포함한다.

각 경로(7a 내지 7d)의 성형 도체(5)는 스테이터 코어(3)의 양 단부 면(2a, 2b)에 배열된 커넥터에 의해 제공되는 직렬 회로로 연결된다. 제 1 커넥터(9a 내지 9e), 제 2 커넥터(10a 내지 10f) 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)가 여기에 제공된다.

도 3a 및 도 3b는 제 1 예시적인 실시예에 따른 스테이터(1)의 권선 개략도를 도시한다.

도 3a 및 도 3b의 최상부 행에서, 슬롯(4)의 숫자 "1" 내지 "48"은 단부 면(2a)에 대해 시계 방향으로 표시되고, 여기서 도 3a 및 도 3b는 슬롯(4)의 숫자 "22"와 "23" 사이에서 나눠져 있다. 상부 표는, 슬롯(4)과 층(6a 내지 6h)을 참조하여, 상(U, V, W)에 대한 각각 경로(7a 내지 7d)의 시작과 끝의 위치를 보여주며, 여기서 U+, V+, W+는 성형 도체(5)가 제 1 전류 방향으로 통과되는 권선 존(8)을 나타내고, U-, V-, W-는 성형 도체(5)가 제 1 전류 방향과 반대인 제 2 전류 방향으로 통과하는 권선 존(8)을 나타낸다. 표 아래에서, 상(U)의 경로(7a 내지 7d) 각각에 대해, 권선 존(8)에서 성형 도체(5)의 위치가 각각의 경우에 도시된다. 여기서, 제 1 단부(2a)에서의 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 제 2 커넥터(10a 내지 10f), 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)는 점선 화살표로 도시되고, 제 2 단부(2b)에서의 제 1 커넥터(9e)는 실선 화살표로 도시된다. 도 3a 및 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 경로(7a 내지 7d)는 층(6a 내지 6g)의 수의 절반에 대응하는 연속적으로 직렬 연결된 성형 도체(5)의 다수의 그룹(12a 내지 12d)을 포함한다. 여기서, 기호 "x"는 상 연결에 연결될 수 있는 경로(7a 내지 7d)의 단부들, 즉 직렬 연결에 대한 외부 성형 도체(5)를 나타낸다. 기호 "o"는 스타 포인트를 형성하도록 연결되는 경로(7a 내지 7d)의 대응하는 단부를 나타낸다. 나머지 성형 도체(5)는 기호 "+" 기호로 표시된다.

직렬 연결에 대해 인접한 그룹(12a 내지 12d)의 쌍은 각각 제 2 커넥터(10a 내지 10f) 중 하나에 의해 연결된다. 제 2 커넥터(10a 내지 10f) 각각은 반경 방향에서 2개의 층(6a 내지 6h)에 의한 오프셋을 제공한다. 경로(7a, 7c)의 제 2 커넥터(10a, 10e, 10e)는 원주 방향에서 5개의 (N·q-1) 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 경로(7b, 7d)의 제 2 커넥터(10b, 10d, 10f)는 원주 방향에서 7개의 (N·q+1) 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공한다. 따라서, 특정 경로(7a 내지 7d)에서, 제 1 그룹(12a)은 제 8 층(6h) 및 제 7 층(6g)에 위치되고, 제 2 그룹(12b)은 제 6 층(6f) 및 제 5 층(6e)에 위치되고, 제 3 그룹(12c)은 제 4 층(6d) 및 제 3 층(6c)에 위치되고, 제 4 그룹(12d)은 제 2 층(6b) 및 제 1 층(6a)에 위치된다. 결과적으로, 상(U, V, W)의 각각의 권선 존(8)에는, 그룹(12a 내지 12d)의 정확히 하나의 성형 도체(5)가 있다. 환언하면, 그룹(12a 내지 12d)의 성형 도체(5)는 원주방향 회로를 형성한다.

각 그룹(12a 내지 12d)은, 2개의 바로 인접한 층(6a 내지 6h)에 교대로 배열되고 그리고 제 1 커넥터(9a 내지 9e)에 의해 직렬로 연결된 4개의 성형 도체(5)의 2개의 배열체(13a, 13b)에 의해 형성된다. 예로서, 그에 따라 제 1 경로(7a)의 제 1 배열체(13a)는 제 8 층(6h) 및 제 7 층(6g) 및 "19", "25", "31" 및 "47"로 번호가 매겨진 슬롯에 배열된 성형 도체(5)를 포함한다. 따라서, 제 1 경로(7a)의 제 2 배열체(13b)는 제 8 층(6h) 및 제 7 층(6g) 및 숫자 "44", "2", "8" 및 "14"를 갖는 슬롯에 배열된 성형 도체(5)를 포함한다. 배열체(13a, 13b)의 직렬 연결에 대해 바로 인접한 2개의 성형 도체 사이의 각각의 제 1 커넥터(9a 내지 9e)는 원주 방향으로 6개의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하고, 반경 방향으로 하나의 층(6a 내지 6h)만큼 오프셋을 제공한다.

배열체(13a, 13b)는 각각 권선 존(8)의 2개의 부분 권선 존(8a, 8b) 중 상이한 하나에 위치된다. 여기서, 제 1 경로(7a) 및 제 4 경로(7d)의 제 1 배열체(13a)는 권선 존(8)의 제 1 부분 권선 존(8a)에 위치되며, 제 2 경로(7b) 및 제 3 경로(7c)의 제 1 배열체(13b)는 권선 존(8)의 제 2 부분 권선 존(8b)에 위치된다. 따라서, 제 1 경로(7a) 및 제 4 경로(7d)의 제 2 배열체(13b)는 권선 존(8)의 제 2 부분 권선 존(8b)에 위치되고, 제 2 경로(7b) 및 제 3 경로(7c)의 제 2 배열체(13b)는 권선 존(8)의 제 1 부분 권선 존(8b)에 위치된다.

그룹(12a 내지 12d)의 배열체(13a, 13b)는 제 3 커넥터(11a 내지 11g) 중 하나에 의해 연결된다. 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)는 여기에서 7개의 (N·q+1) 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 제 3 커넥터(11b, 11d, 11f, 11h)는 5개의 (N·q-1) 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공한다. 결과적으로, 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)는 제 1 부분 권선 존(8a)에 배열된 배열체(13a, 13b)를 제 2 부분 권선 존(8b)에 배열된 배열체(13a, 13b)에 연결하도록 제공되는 반면, 제 3 커넥터(11b, 11d, 11f, 11h)는 제 2 부분 권선 존(8b)에 배열된 배열체(13a, 13b)를 제 1 부분 권선 존(8a)에 배열된 배열체(13a, 13b)에 연결하도록 제공된다. 바로 인접한 층(6a 내지 6h) 사이의 연속적인 변화를 보장하기 위해, 7개의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)만이 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(3c)에 제공되고, 5개의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터(11b, 11d, 11f, 11h)만이 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)에 제공된다.

도 3a 및 도 3b에 추가로 도시된 바와 같이, 경로(7a 내지 7d)는 구멍(q)의 수에 대응하는 다수의 세트(14a, 14b), 즉 본 경우에 2개의 세트(14a, 14b)로 세분되며, 여기서 제 1 세트(14a)는 제 1 경로(7a) 및 제 2 경로(7b)를 포함하고, 제 2 세트(14b)는 제 3 경로(7c) 및 제 4 경로(7d)를 포함한다. 양 세트(14a, 14b)는 커넥터(9a 내지 9e, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g)의 동일한 시퀀스를 갖지만, 하나의 권선 존(8)에 의해 또는 원주 방향으로 서로 오프셋된 6개의 (N·q) 슬롯(4)에 의해 분리된다.

경로(7a 내지 7c)의 전체 관점에서, 따라서 상(U)에 대한 권선 존(8)은 성형 도체(5)에 의해 완전히 점유된다. 이는 권선 존의 각 부분 권선 존(8a, 8b)에서 모든 층(6a)이 성형 도체(5)에 의해 점유되는 것을 의미한다. 다른 상(V, W)의 권선 존(8)은 대응하는 커넥터(9a 내지 9e, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g)에 의해 연결된 성형 도체(5)로 상(U)과 유사하게 점유된다.

도 4 내지 도 13 및 도 15 내지 도 22는 각각 커넥터(9a 내지 9d, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g)에 의해 연결된 2개의 성형 도체(5)를 도시한다.

도 4는 서로 평행하게 배열되고 그리고 제 1 커넥터(9a)와 단일편으로 형성된 2개의 성형 도체(5)를 도시한다. 제 1 커넥터(9a)는 관련 성형 도체(5)로부터 둔각으로 돌출하는 2개의 돌출 부분(15a, 15b)을 포함한다. 돌출 부분(15a, 15b)은 이들이 돌출되는 성형 도체(5)가 위치되는 반경방향 위치에서 원주방향으로 및 축방향으로 연장된다. 도 2에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 돌출 부분(15a, 15b)은 따라서 호 형상을 갖는다.

돌출 부분(15a, 15b)은 전이 부분(16)에 의해 성형 도체(5)로부터 멀어지는 방향을 향하는 단부에서 서로 연결된다. 전이 부분(16)은 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 결과적으로, 전이 부분(16)은 실질적으로 원주 방향 및 반경 방향으로 연장된다.

성형 도체(5)와 단일편으로 형성된 연결 요소(17)는 제 1 커넥터(9a) 반대편 단부에서 성형 도체(5)에 연결된다. 연결 요소(17)는 둔각으로 성형 도체(5)로부터 돌출하는 돌출 부분(18)을 포함한다. 돌출 부분(18)은 그것이 돌출되는 성형 도체(5)의 반경방향 위치로부터 연장되고, 원주 방향 및 축 방향으로 반경방향 외측으로 구부러진다. 도 1에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 돌출 부분(18)은 따라서 호 형상을 갖는다. 돌출 부분(18)에 인접하여 실질적으로 축방향으로만 연장되는 접합 부분(19)이 있다.

제 2 단부 면(2b)에 제공된 제 1 커넥터(9e)는 직렬 연결에 대해 2개의 연속적인 성형 도체(5)에 인접하는 연결 요소(17)의 접합 부분(19)의 일체로 접합된 접합, 예를 들어 용접에 의해 형성된다. 이 경우, 접합 부분(19)은 평평한 측면이 서로 평행하도록 배열된다. 연결 요소(17)의 돌출 부분(18)이 바깥쪽으로 구부러져 있다는 사실은 2개의 반경방향으로 인접한 제 1 커넥터(9e) 사이에 충분한 절연 거리를 보장한다.

도 5 내지 13 및 도 15 내지 22에 도시된 스테이터(1)의 다른 구성요소는, 2개의 성형 도체(5), 돌출 부분(15a, 15b)과 전이 부분(16)을 갖는 커넥터(9b 내지 9d, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g), 및 각각 돌출 부분(18) 및 접합 부분(19)을 포함하는 2개의 연결 요소(17)로 구성되는 그들 구조체의 관점에서 도 4에 도시된 구성요소에 대응하며, 여기에서 각각의 경우에 반경 방향 및/또는 원주 방향으로 상이한 오프셋이 제공된다. 돌출 부분(15a, 15b, 18)이 여기에서 비스듬히, 즉 축 방향으로 일정한 피치로 도시되어 있지만, 돌출 부분(15a, 15b, 18)은 각각의 경우에 또는 개별적으로 상이한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어 축 방향을 따라 구부러질 수 있다.

도 4 내지 도 7에 도시된 제 1 커넥터(9a 내지 9d) 각각은 원주 방향으로 6개의 슬롯(4)만큼 오프셋 및 하나의 층(6a 내지 6h)만큼 오프셋을 제공한다. 도 4에 도시된 제 1 커넥터(9a)는 제 8 층(6h)으로부터 제 7 층(7g)까지 오프셋을 제공한다. 도 5에 도시된 제 1 커넥터(9b)는 제 5 층(6e)으로부터 제 6 층(6f)까지 오프셋을 제공한다. 도 6에 도시된 제 1 커넥터(9c)는 제 4 층(6d)으로부터 제 3 층(6d)까지 오프셋을 제공한다. 도 7에 도시된 제 1 커넥터(9d)는 제 1 층(6a)으로부터 제 2 층(6b)까지 오프셋을 제공한다.

도 8 내지 도 12는 각각 제 2 커넥터(10a 내지 10f)에 의해 연결된 성형 도체(5)를 도시한다.

도 8은 제 2 커넥터(10a)를 도시하고, 도 9는 제 2 커넥터(10b)를 도시한다. 양 커넥터(10a, 10b)는 제 8 층(6h)으로부터 제 6 층(6f)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 제 2 커넥터(10a)는 5개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공하는 반면, 제 2 커넥터(10b)는 7개의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공한다. 도 8 및 도 9의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 커넥터(10a)는 제 2 커넥터(10b)보다 축방향으로 더 짧다. 그 결과, 제 1 경로(7a)의 제 2 커넥터(10a)는 제 2 경로(7b)의 제 2 커넥터(10b)보다 축방향으로 더 안쪽으로 동일한 반경 위치에 배열될 수 있다. 이는 제 3 경로(7c)의 제 2 커넥터(10a) 및 제 4 경로(7d)의 제 2 커넥터(10b)에 유사하게 적용된다.

도 10은 제 2 커넥터(10c)를 도시하고, 도 11은 제 2 커넥터(10d)를 도시한다. 양 제 2 커넥터(10e, 10d)는 제 5 층(6e)으로부터 제 3 층(6c)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 도 12는 제 2 커넥터(10e)를 도시하고, 도 13은 제 2 커넥터(10f)를 도시한다. 양 제 2 커넥터(10e, 10f)는 제 4 층(6d)으로부터 제 2 층(6b)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 제 2 커넥터(10a, 10b)와 유사하게, 제 2 커넥터(10c, 10e)는 5개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공하고, 제 2 커넥터(10d, 10f)는 7개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공한다. 다시, 제 2 커넥터(10c, 10e)는 제 2 커넥터(10d, 10f)보다 축방향으로 더 짧고, 따라서 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(7c)의 제 2 커넥터(10c, 10e)는 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)의 제 2 커넥터(10d, 10f)보다 축방향으로 더 안쪽으로 동일한 반경 위치에 배열된다.

도 14는 제 1 커넥터(9a 내지 9d) 및 제 3 커넥터(11a 내지 11c, 11e, 11g)에 의해 연결된 도 1에 도시된 스테이터의 상(W)의 복수의 성형 도체(5)를 도시하며, 여기서 제 3 커넥터(11d, 11f, 11h)는 도 14에 도시된 표현에서 숨겨져 있다.

제 3 커넥터(11b)는, 제 3 커넥터(11b)와 유사하게 제 7 층(6g) 및 제 8 층(6h)에 배열된 성형 도체(5)를 또한 연결하는 제 3 커넥터(11a)보다 권선 오버행을 줄이기 위해 축방향으로 더 안쪽으로 배열된다. 따라서 이는 제 5 층(6e) 및 제 6 층(6f)에 배열된 성형 도체(5)를 연결하는 제 3 커넥터(11c, 11d)의 배열체에 대해, 제 3 층(6c) 및 제 4 층(6d)에 배열된 성형 도체(5)를 연결하는 제 3 커넥터(11e, 11f)의 배열체에 대해 그리고 제 1 층(11a) 및 제 2 층(11b)에 배열된 성형 도체(5)를 연결하는 제 3 커넥터(11g, 11h)의 배열체 대해 적용된다.

제 3 커넥터(11a 내지 11h)에 의해 연결된 성형 도체(5)의 쌍의 실질적으로 U자형 구성과 관련하여, 쌍의 이러한 축방향 배열체는 "U-in-U 성형 도체" 또는 "U-inside-U 핀"으로 또한 지칭될 수 있다. 도 14에 기초한 제 3 커넥터(11a 내지 11h)에 대한 설명은 제 2 커넥터(10a 내지 10f)의 배열체에 또한 적용될 수 있다.

도 15 내지 도 22는 각각 제 3 커넥터(11a 내지 11h)에 의해 연결된 성형 도체(5)를 도시한다.

도 15는 제 3 커넥터(11a)를 도시하고, 도 16은 제 3 커넥터(11b)를 도시한다. 양 커넥터(11a, 11b)는 제 8 층(6h)으로부터 제 7 층(6g)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 제 3 커넥터(11a)는 7개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공하는 반면, 제 3 커넥터(11b)는 5개의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공한다. 도 15 및 도 16의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 제 3 커넥터(11a)는 상술한 바와 같이 동일한 반경 방향 위치에서 제 3 커넥터(11a, 11b)를 축방향으로 하나가 다른 하나의 내측에 배열되도록 제 3 커넥터(11b)보다 축방향으로 더 짧다.

도 17은 제 3 커넥터(11c)를 도시하고, 도 18은 제 3 커넥터(11d)를 도시한다. 양 제 3 커넥터(11c, 11d)는 제 5 층(6e)으로부터 제 6 층(6f)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 도 19는 제 3 커넥터(11e)를 도시하고, 도 20은 제 3 커넥터(11f)를 도시한다. 양 제 3 커넥터(11e, 11f)는 제 4 층(6d)으로부터 제 3 층(6c)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 도 21은 제 3 커넥터(11g)를 도시하고, 도 22는 제 3 커넥터(11h)를 도시한다. 양 제 3 커넥터(11g, 11h)는 제 1 층(6a)으로부터 제 2 층(6b)까지 반경 방향으로 오프셋을 제공한다. 제 3 커넥터(11a, 11b)와 유사하게, 제 3 커넥터(11c, 11e, 11g)는 7개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공하고, 제 3 커넥터(11d, 11f, 11h)는 5개의 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋을 제공한다.

결과적으로, 스테이터(1)의 다중 경로 권선 구조체는 4개 유형의 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 6개 유형의 제 2 커넥터(10a 내지 10f), 및 8개 유형의 제 3 커넥터(11a 내지 11h)만을 구비할 수 있다. 전술한 커넥터(9a 내지 9d, 10a 내지 10f 및 11a 내지 11h)에 의해 연결된 성형 도체(5)는 동일할 수 있기 때문에, 단지 18개 유형의 적은 수로 양호한 자동화로 스테이터(1)를 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 또한, 직렬 연결과 관련하여 경로(7a 내지 7d)의 외부 성형 도체(5)는 작은 연결 윈도우에 위치되는데(도 3a 및 도 3b에서 숫자 13 내지 34를 갖는 슬롯(4) 참조), 이는 설치 공간을 절약하는 연결 장치가 사용될 수 있음을 의미한다. 또한 스타 포인트 커넥터에 연결하는 역할을 할 수 있는 도 3a 및 도 3b에서 "o"로 표시된 외부 성형 도체(5)가 각각 인버터에 대한 상 연결부로서 역할을 할 수 있는 "x"로 표시된 성형 도체(5)와 단지 하나의 교차점을 갖는 것이 유리하며, 이는 연결 장치의 설계 구조를 단순화한다.

다시 도 2를 참조하면, 제 1 단부 면(2a)에 있는 일부 슬롯(4)의 제 1 층(6a) 및 제 7 층(6g)에 있는 성형 도체(5) 중 일부가 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 제 2 커넥터(10a 내지 10f), 또는 제 3 커넥터(11a 내지 11h)에 의해 연결되지 않음을 알 수 있다. 이들 영역에는 직렬 연결에 대해 경로(7a 내지 7d)의 외부 성형 도체(5)가 위치된다. 이들 외부 성형 도체는 도 3a와 도 3b에 기호 "o" 및 "x"로 표시되어 있다.

제 1 단부 면(2a)에서 이들 성형 도체(5)의 자유 단부는 전이 부분(16)을 넘어 연장되는 방식으로 스테이터 코어(3)로부터 돌출된다(도 4 참조). 외부 성형 도체(5)의 자유 단부는 축 방향 및 원주 방향으로 연장되는 둔각 돌출 부분(20a), 및 돌출 부분(20a)에 인접하고 전이 부분(16)보다 축 방향으로 더 연장되는 직선 부분(20b)을 구비한다. 직선 부분(20b)은 연결 장치에 대한 전기적 연결을 위한 역할을 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 돌출 부분(18) 및 접합 부분(19)을 갖는 연결 요소(17)는 외부 성형 도체(5)의 제 2 단부 면(2b)에 연결된다. 접합 부분(19)은 대응 경로(7a 내지 9d)의 제 2 외부 성형 도체(5)의 접합 부분(19)에 일체로 접합된 방식으로 접합된다.

마지막으로, 도 1 및 도 2는 또한, 슬롯(4)을 통해 연장되고, 성형 도체(5)를 둘러싸고, 슬롯(4)을 라이닝하는 슬롯 박스(20c)를 도시한다. 슬롯 박스는 성형 도체(5)를 스테이터 코어(3)로부터 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 일반적으로, 슬롯 박스(20c)는 절연 종이로 제조된다.

도 23은 스테이터(1)의 제 1 단부 면(2a)의 정면도이다. 특히, 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 제 2 커넥터(10a 내지 10f), 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)를 여기서 볼 수 있다.

도 24a 및 도 24b는 스테이터(1)의 제 2 예시적인 실시예의 권선 개략도를 도시한다. 표현 방식은 도 3a 및 도 3b에 대응한다. 제 1 예시적인 실시예에 대한 설명은 이하에서 어떠한 편차도 설명되지 않는 한 제 2 예시적인 실시예로 이전될 수 있다. 이와 관련하여 동일하거나 유사하게 작용하는 구성요소에는 동일한 도면부호가 제공된다.

제 2 예시적인 실시예에 따른 스테이터(1)는 좌현형(left-chorded) 스테이터(1)이다. 따라서, 각각의 부분 권선 존(8a, 8b)은 적어도 2개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 연장되며, 각각의 부분 권선 존은 반경 방향에서 하나의 슬롯(4)(V = 1)만큼 오프셋을 갖는다. 권선 존(8)의 오프셋은 - 반경방향으로 안쪽에서 반경방향으로 바깥쪽으로 보았을 때 - 각각의 경우 제 1 단부 면(2a)에서 볼 때 왼쪽 또는 반시계 방향으로 향하고, 4개의 층(6e 내지 6h)(L/2) 이후에 발생한다.

이러한 좌현형 스테이터(1)를 제공하기 위해, 제 1 예시적인 실시예에서 설명한 제 1 커넥터(9a 내지 9d) 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)가 사용되며, 슬롯(4)에 의해 원주방향으로 오프셋된 제 1 층(6a) 내지 제 4 층(6d)에서 오프셋을 넘어서만 배열된다.

제 2 커넥터(10a 내지 10f)와 관련하여 다음과 같은 편차가 발생한다. 오프셋을 덮지 않는 제 2 커넥터(10a, 10e)는 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(7c)에서 5개의 슬롯(4)(N·q-1)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 오프셋을 덮지 않는 제 2 커넥터(10b, 10f)는 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)에서 7개의 슬롯(4)(N·q+1)만큼 오프셋을 제공한다. 오프셋을 덮는 제 2 커넥터(10c)는 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(7c)에서 4개의 슬롯(4)(N·q-2)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 오프셋을 덮는 제 2 커넥터(10d)는 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)에서 6개의 슬롯(4)(N·q)만큼 오프셋을 제공한다. 따라서, 제 2 예시적인 실시예에서, 제 2 커넥터(10a, 10b), 제 2 커넥터(10c, 10d) 및 제 2 커넥터(10e, 10f)를 축방향으로 하나가 다른 하나의 내측에 배열하는 것도 가능하다.

도 25는 제 2 예시적인 실시예에 따른 스테이터(1)의 제 1 단부 면(2a)의 정면도이다. 특히, 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 제 2 커넥터(10a 내지 10f), 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)를 볼 수 있다.

도 26a 및 도 26b는 스테이터(1)의 제 3 예시적인 실시예의 권선 개략도를 도시한다. 표현 방식은 도 3a 및 도 3b에 대응한다. 제 1 예시적인 실시예에 대한 설명은 이하에서 어떠한 편차도 설명되지 않는 한, 제 3 예시적인 실시예로 이전될 수 있다. 여기에서 동일하거나 유사하게 작용하는 구성요소에는 동일한 도면부호가 제공된다.

제 3 예시적인 실시예에 따른 스테이터(1)는 우현형(right-chorded) 스테이터(1)이다. 따라서, 각각의 부분 권선 존(8a, 8b)은 적어도 2개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 연장되며, 여기서 각각의 부분 권선 존은 반경 방향에서 슬롯(4)(V = 1)만큼 오프셋을 갖는다. 권선 존(8)의 오프셋은 - 반경방향으로 내측에서 반경방향으로 외측으로 보았을 때 - 각각의 경우 제 1 단부 면(2a)에서 볼 때 오른쪽 또는 시계 방향으로의 배향을 가지며, 4개의 층(6e 내지 6h)(L/2)) 이후에 발생한다.

이러한 우현형 스테이터(1)를 제공하기 위해, 제 1 예시적인 실시예에서 설명된 제 1 커넥터(9a 내지 9d) 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)가 사용되며, 이들은 제 1 층(6a) 내지 제 4 층(6d)에서 오프셋을 넘어서만 슬롯(4)만큼 원주 방향으로 오프셋 배열된다.

제 2 커넥터(10a 내지 10f)와 관련하여 다음과 같은 편차가 발생한다. 오프셋을 덮지 않는 제 2 커넥터(10a, 10e)는 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(7c)에서 5개의 슬롯(4)(N·q-1)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 오프셋을 덮지 않는 제 2 커넥터(10b, 10f)는 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)에서 7개의 슬롯(4)(N·q+1)만큼 오프셋을 제공한다. 오프셋을 덮는 제 2 커넥터(10c)는 제 1 경로(7a) 및 제 3 경로(7c)에서 4개의 슬롯(4)((N·q)만큼 오프셋을 제공하는 반면, 오프셋을 덮는 제 2 커넥터(10d)는 제 2 경로(7b) 및 제 4 경로(7d)에서 8개의 슬롯(4)(N·q+2)만큼 오프셋을 제공한다. 따라서, 제 3 예시적인 실시예에서, 제 2 커넥터(10a, 10b), 제 2 커넥터(10c, 10d) 및 제 2 커넥터(10e, 10f)를 축방향으로 하나가 다른 하나의 내측에 배열하는 것도 가능하다.

도 27은 제 3 예시적인 실시예에 따른 스테이터(1)의 제 1 단부 면(2a)의 정면도이다. 특히, 제 1 커넥터(9a 내지 9d), 제 2 커넥터(10a 내지 10f) 및 제 3 커넥터(11a 내지 11h)를 볼 수 있다.

도 28 및 도 29는 각각 이전에 설명된 예시적인 실시예 중 하나에 따른 스테이터(1)의 경로(7a 내지 7d)의 회로도이다.

도 28은 각 상(U, V, W)에 대해 경로(7a 내지 7d)가 병렬로 연결되고, 스타 포인트를 형성하도록 스타 포인트 커넥터(21)에 의해 연결된 것을 도시한다. 상 연결부(22)는 스타 포인트 커넥터(21) 반대편에 있는 각 병렬 연결부의 측면에 제공된다.

도 29는 각 상(U, V, W)에 대해 경로(7a 내지 7d)가 그들 단부 중 하나에서 병렬로 연결되고, 상 연결부(22)에 연결된 것을 도시한다. 경로(7a 내지 7d)의 다른 단부는, 2개의 스타 포인트 커넥터(21a, 21b)에 의해 2개의 스타 포인트가 형성되도록 쌍으로 병렬로만 연결된다. 여기서, 스타 포인트 커넥터(21a)는 각 상(U, V, W)의 제 1 경로(7a)와 제 2 경로(7b)를 연결하고, 스타 포인트 커넥터(21b)는 각 상(U, V, W)의 제 3 경로(7c)와 제 4 경로(7d)를 연결한다.

도 28 및 도 29에 도시된 스타 포인트 커넥터(21a, 21b) 및 상 연결부(22)는 제 1 단부 면(2a)에 배열된 전술한 연결 장치에 의해 모든 이전에 설명된 실시예에서 제공될 수 있다. 물론, 대안적인 실시예에 따르면, 상(U, V, W)의 경로(7a 내지 7d)가 직렬로 연결되거나 및/또는 스타 연결 대신 델타 연결이 제공되는 것도 가능하다.

추가의 예시적인 실시예에 따르면, 스테이터가 구멍의 수(q = 1)를 갖는 것도 가능하며, 여기서 제 3 커넥터는 생략된다. 그런 다음 이러한 스테이터는 적어도 P = 4개의 극 쌍과 적어도 12개의 슬롯을 갖는다. 일반적으로 상(phase) 당 2개의 경로가 제공된다.

추가의 예시적인 실시예에 따르면, 스테이터가 구멍의 수(q = 3)를 갖는 것도 가능하다. 다음에, 전형적으로, 적어도 P = 12개의 극 쌍 및 적어도 108개의 슬롯이 제공된다. 일반적으로 상 당 6개의 경로가 제공된다. 각 그룹에는 구멍의 수(q = 3)에 대해 3개의 배열체와 2개의 제 3 커넥터가 제공되어 각 그룹이 모두 3개의 부분 권선 존을 차지한다. 각각의 경우, 동일한 반경방향 위치에서 동일한 권선 존에 배열된 3개의 제 2 및 제 3 커넥터는 축방향으로 하나가 다른 하나의 내측에 배열될 수 있으므로 "U-in-U-in-U 성형 도체"가 형성된다.

도 30은 전기 기계(101)의 예시적인 실시예를 갖는 차량(100)의 개략도이다.

전기 기계(101)는 이전에 설명된 예시적인 실시예 중 하나에 따른 스테이터(1)와, 스테이터(1) 내에서 회전 가능하게 배열된 로터(102)를 포함한다. 전기 기계(101)는 회전 계자 기계, 예를 들어 영구 여자 동기 기계 또는 비동기 기계이다. 전기 기계(101)는 전기 모터로 구성된다.

차량(100)은 부분적으로 또는 완전히 전기적으로 구동되는 차량, 예를 들어 배터리 전기 차량(BEV) 또는 하이브리드 차량이며, 전기 기계(101)는 차량(100)을 구동하도록 설정된다.

도 3a 및 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 그룹(12a 내지 12d)은 스테이터 및 커넥터(10a 내지 10e) 주위의 회로 이후에 반경방향 반대 방향으로 이어진다. 결과적으로, 이전 그룹(12a 내지 12c)과 관련하여 후속 그룹(12b 내지 12d)의 성형 도체(5)는 각각 동일한 부분 권선 존(8a, b)의 바로 인접한 슬롯에 교대로 놓이거나, 3개 층으로 떨어져 있는 동일한 부분 권선 존(8a, b)의 슬롯에 교대로 놓인다.

예를 들어, 그룹(12a)의 성형 도체(5)는 제 8 층(6h)에서 숫자 "2"를 갖는 슬롯에 배열된다. 숫자 "2"를 갖는 슬롯에 또한 배열되는 다음 그룹(12b)의 성형 도체(5)는 제 5 층(6e)에 배열된다. 이어서, 그룹(12a)의 다른 성형 도체(5)가 제 7 층(6g)의 숫자 "8"을 갖는 슬롯에 배열된다. 숫자 "8"을 갖는 슬롯에 또한 배열되는 다음 그룹(12b)의 성형 도체(5)는 제 6 층(6f), 즉 그룹(12a)의 성형 도체(5)에 대해 바로 인접한 층에 배열된다.

Claims (19)

1. 전기 기계(101)용 스테이터(1)에 있어서,
   - 상기 스테이터(1)는 N개의 상(U, V, W), P개의 극 쌍 및 q개의 구멍을 가지며, 여기서 N ≥ 3 및 P ≥ 2 및 q ≥ 1이며,
   - 상기 스테이터(1)는 적어도 2·N·P·q 슬롯(4)과, 상기 슬롯(4)에 반경방향으로 층으로 된 L개의 층(6a 내지 6h)으로 배열된 다수의 2·N·P·q·L 성형 도체(5)를 갖는 스테이터 코어(3)를 포함하며, 여기서 L ≥ 4이고, 짝수이며,
   - 상기 성형 도체(5)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 상(phase) 당 2·q 경로(7a 내지 7d)를 형성하고, 2P 권선 존(8)에 배열되며, 각 권선 존(8)은 L개의 층(6a 내지 6h) 위로 반경방향으로 연장되고, 적어도 q개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 원주 방향으로 연장되며,
   - 각 경로의 성형 도체(5)는 스테이터 코어의 양 단부 면(2a, 2b)에 배열된 커넥터(9a 내지 9e, 10a 내지 10f, 11a 내지 11g)에 의해 제공되는 직렬 회로로 연결되며,
   - 각 경로는 연속적으로 직렬로 연결된 성형 도체(5)의 L/2 그룹(12a 내지 12d)을 포함하며,
   - 각 그룹(12a 내지 12d)은, 2개의 바로 인접한 층(6a 내지 6g)에 교대로 배열되고 그리고 제 1 커넥터(9a 내지 9e)에 의해 직렬로 연결된 적어도 4개의 성형 도체(5)의 적어도 하나의 배열체(13a, 13b)에 의해 형성되며, 각 제 1 커넥터는 원주 방향에서 q·N 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하며, 반경 방향에서 하나의 층만큼 오프셋을 제공하며,
   - 직렬 연결과 관련하여 인접한 그룹(12a 내지 12d)의 쌍은 원주 방향에서 복수의 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하고 그리고 반경 방향에서 2개 층만큼 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터에 의해 각각 연결되는
   스테이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   - q ≥ 2이고, 각각의 권선 존(8)은 제 1 내지 제 q 부분 권선 존(8a, 8b)을 가지며,
   - 각 부분 권선 존(8a, 8b)은 L개의 층(6a 내지 6g) 위로 연장되며,
   - 각 권선 존(8)의 부분 권선 존(8a, 8b)은 원주 방향에서 바로 인접해 있는
   스테이터.
3. 제 2 항에 있어서,
   각각의 부분 권선 존(8a, 8b)은 정확히 하나의 슬롯(4) 위로 연장되는
   스테이터.
4. 제 3 항에 있어서,
   각 경로(7a 내지 7d)의 그룹(12a 내지 12d)을 연결하는 제 2 커넥터(10a 내지 10f)는 복수의 슬롯(4)에 의해 동일한 오프셋을 제공하는
   스테이터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   - 경로(7a, 7c) 중 적어도 하나의 제 2 커넥터(10a, 10c, 10e)는 N·q-1 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하며, 및/또는
   - 경로(7b, 7d) 중 적어도 하나의 제 2 커넥터(10b, 10d, 10f)는 N·q+1 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는
   스테이터.
6. 제 2 항에 있어서,
   각각의 부분 권선 존(8a, 8b)은 적어도 2개의 바로 인접한 슬롯(4) 위로 연장되고, 반경 방향에서, 각각 하나의 슬롯(4)만큼의 V개의 오프셋을 가지며, 여기에서 V ≥ 1인
   스테이터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 오프셋은,
   - 원주 방향에서 동일한 배향을 가지며, 및/또는
   - L/[V+1] 층(6a 내지 6d) 이후에 발생하는
   스테이터.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 경로(7a 내지 7d) 중 적어도 하나의 제 2 커넥터(10a, 10b, 10e, 10f)는 반경 방향에서 오프셋을 덮지 않을 경우 N·q-1 슬롯(4) 및/또는 N·q-1 슬롯(4)만큼의 오프셋을 제공하는
   스테이터.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 경로(7a 내지 7d) 중 적어도 하나의 제 2 커넥터(10e, 10d)는,
   반경 방향에서 오프셋을 덮을 경우,
   - N·q-2 슬롯 및/또는 N·q 슬롯(4), 또는
   - N·q+2 슬롯 및/또는 N·q 슬롯(4)
   만큼 오프셋을 제공하는
   스테이터.
10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 각 그룹(12a 내지 12d)은 부분 권선 존(8a, 8b) 중 상이한 하나에 각각 위치한 q 배열체(13a, 13b)를 포함하며,
    - 직렬 연결과 관련하여, 그룹(12a 내지 12d)의 바로 인접한 배열체(13a, 13b)는, 원주 방향에서 슬롯(4)의 N·q와 동일하지 않은 수만큼 오프셋을 제공하고 그리고 반경 방향에서 층(6a 내지 6g)만큼 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터(11a 내지 11g)에 의해 연결되는
    스테이터.
11. 제 10 항에 있어서,
    각 경로(7a 내지 7d)의 제 3 커넥터(11a 내지 11g)는 원주 방향에서 동일한 오프셋을 제공하는
    스테이터.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    - 상기 경로(7a, 7c) 중 적어도 하나의 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)는 N·q+1 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하며, 및/또는
    - 상기 경로(7b, 7d) 중 적어도 하나의 제 3 커넥터(11b, 11d, 11f, 11h)는 N·q-1 슬롯(4)만큼 오프셋을 제공하는
    스테이터.
13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동일한 권선 존(8) 사이의 동일 층(6a 내지 6g)에서 성형 도체(5)를 연결하는, 상이한 경로(7a 내지 7d)의 제 3 커넥터(11a 내지 11g)는, 다른 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)보다 복수의 슬롯(4)만큼 더 작은 오프셋을 제공하는 제 3 커넥터(11b, 11d, 11f, 11h)가 다른 제 3 커넥터(11a, 11c, 11e, 11g)보다 축방향으로 더 안쪽으로 배열되는 방식으로 배열되는
    스테이터.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    동일한 권선 존(8) 사이의 동일한 층(6a 내지 6g)에서 성형 도체(5)를 연결하는, 상이한 경로(7a 내지 7d)의 제 2 커넥터(10a 내지 10g)는, 다른 제 2 커넥터(10b, 10d, 10f)보다 복수의 슬롯(4)만큼 더 작은 오프셋을 제공하는 제 2 커넥터(10a, 10c, 10e)가 다른 제 2 커넥터(10b, 10d, 10f)보다 축방향으로 더 안쪽으로 배열되는 방식으로 배열되는
    스테이터.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    q 동일한 양(14a, 14b)의 경로(7a 내지 7d)는 각각, 직렬 연결과 관련하여, 동일한 시퀀스의 커넥터(9a 내지 9e, 10a 내지 10f, 11a 내지 11h)를 가지며, 각 커넥터는 N·q 슬롯(4)만큼 서로 오프셋된
    스테이터.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이터 코어(3)의 단부 면(2a) 중 하나에 배열된 커넥터(9a 내지 9d, 10a 내지 10f, 11a 내지 11h)는 각각 이들에 의해 연결된 성형 도체(5)와 단일편으로 형성되며, 상기 스테이터 코어(3)의 다른 단부 면(2b)에 배열된 커넥터(9e)는 성형 도체(5)와 단일편으로 형성되고 그리고 성형 도체(5)에 인접한 연결 요소(17)의 자유 단부의 접합, 바람직하게 일체로 접합된 방식으로 형성되는
    스테이터.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    직렬 연결과 관련하여, 경로(7a 내지 7d)의 각각의 외부 성형 도체(5)는 스테이터 코어(3)의 단부 면(2a) 중 하나에서 돌출하는 자유 단부를 구비하며, 연결 요소(17)는 다른 단부 면(2b)에서 성형 도체(5)와 인접하며, 연결 요소(17)의 자유 단부에는 경로(7a 내지 7d)의 제 2 외부 성형 도체(5)에 인접한 연결 요소(17)가 제공되는
    스테이터.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 상(7a 내지 7d)의 경로(10a 내지 10d)는 상(U, V, W)의 하나 이상의 스타 포인트(star points)에 연결되는
    스테이터.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 스테이터(1), 및 상기 스테이터(1) 내에서 회전 가능하게 배열된 로터(102)를 포함하는
    전기 기계(101).

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